JP6911601B2

JP6911601B2 - 摩耗試験装置

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Publication number: JP6911601B2
Application number: JP2017139745A
Authority: JP
Inventors: 康彦小林; 秀峰小関; 古谷　匡; 匡古谷; 小畑　克洋; 克洋小畑; 高大牧山; 史明本多
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Hitachi Metals Ltd
Priority date: 2016-07-21
Filing date: 2017-07-19
Publication date: 2021-07-28
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Description

本発明は、摩耗試験装置に関し、特に、加熱した金属の成形加工に用いる金型の繰り返しの使用に伴う摩耗状態を測定するための摩耗試験装置に関する。

加熱した金属材料のプレス加工や鍛造加工では、加工される金属材料を上下に配置された金型の間に挟み込んで大きな加圧力を負荷することにより、金属材料を塑性変形させて加工を行う。
このような加工においては、金型が直接金属材料に接触するとともに大きな加圧力によって、金型と金属材料との間には繰り返しのすべり変形が生じる。
このとき、金型と加熱された金属材料との間には摩耗が生じるため、当該摩耗による金型の損傷が大きいと、金型の割れ等が発生して金型の寿命が短くなってしまう。

例えば鍛造加工における金型の寿命を延ばすために、ワークと金型との間に潤滑剤を供給し、実際の鍛造加工状態を模擬した試験装置を用いて、所定の繰り返し回数の加工を行った後の潤滑剤及び金型材料の評価を行う方法が知られている（特許文献１参照）。
また、実際の鍛造加工状態を模擬した試験装置を用いて、金型形状を変更することにより鍛造加工時の応力負荷量を変化させた繰り返しの摩耗試験を実施し、金型の摩耗等による損傷を予測及び評価する方法が知られている（特許文献２参照）。

特開２００９−０００６９４号公報特開２０１４−２２３６５３号公報特表２００７−５１３３５４号公報

特許文献１及び２に記載された方法は、いずれも実際の鍛造加工状態を模擬した試験装置を用いて評価のためのデータ取得を行っているため、模擬した鍛造加工におけるワーク及び金型の材質及び形状、あるいは加圧力や加圧速度等の鍛造条件における金型の摩耗評価を行うことが可能となる。
しかしながら、いずれの文献の評価方法においても、ワークの実際の形状に応じた金型の局部的な摩耗状態を評価することとなるため、鍛造されるワークの材料や形状等の仕様が変更されると、これに伴って鍛造加工のための金型の材質や形状との組合せが膨大となり、その試験のための金型を準備することは、金型の加工のための多大な費用や時間を要してしまうという問題があった。
また、特許文献１や２に記載された方法では、高温・高圧の環境下での凝着や焼き付きといった摩耗形態の評価を行うことができない。

一方、特許文献３には、変位可能な回転体を用いた摩擦試験方法が開示されている。
しかし、これらのいずれの特許文献にも、常温を超える所定温度での摩擦試験を可能とする方法に関しては、示唆も開示も無い。また仮に、試験環境全体を加熱した際には、多量の加熱エネルギーが必要となるとともに、摩擦試験装置全体が高熱化してしまい、試験装置の安定稼働が維持出来ないという新たな課題が生じてしまう。

そこで、本発明の目的は、実際の加工状態を模擬した金型を作成することなく、簡易な構成を用いて、加熱された金属と金型材料の摩耗状態の評価を行うことができる摩耗試験装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明による摩擦試験装置は、ワークを保持するワーク保持機構と、前記ワークに対して接触及び非接触を繰り返す接触治具と、前記接触治具を回転自在に保持する回転機構と、前記接触治具の端部を間欠的に加熱する加熱機構と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、実際の加工状態を模擬した金型を作成することなく、加熱された金属材料の接触による金型材料の摩耗状態の評価を行うことができる。
このとき、接触治具の端部を間欠的に加熱することで、ワークに熱を実際に伝える接触治具の端部のみを加熱でき、必要な加熱エネルギーの削減と、摩擦試験装置への伝熱量低下により該摩擦試験装置の安定稼働を実現する。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の実施例１による摩耗試験装置の概要を示す斜視図である。図１におけるワーク保持機構の概要を示す斜視図である。図１におけるワーク保持機構及び接触治具と加熱機構との位置関係を示す上面図である。図１におけるワーク保持機構及び接触治具と加熱機構との位置関係を示す図３Ａの側面図である。図１におけるワーク保持機構及び接触治具と加熱機構との位置関係を示す接触治具がワークに接触した状態での側面図である。本発明の実施例１による摩耗試験装置の具体的な動きを示す要部拡大図であって、第１段階を示している。本発明の実施例１による摩耗試験装置の具体的な動きを示す要部拡大図であって、第２段階を示している。本発明の実施例１による摩耗試験装置の具体的な動きを示す要部拡大図であって、第３段階を示している。本発明の実施例１による摩耗試験装置の具体的な動きを示す要部拡大図であって、第４段階を示している。本発明の実施例２による摩耗試験装置の概要を示す斜視図である。本発明の実施例２による摩耗試験装置の概要を示す図であって、図５Ａにおけるワーク保持機構及び接触治具と潤滑機構との位置関係を示す側面図である。本発明の実施例３による摩耗試験装置に適用される接触治具の概要を示す要部側面図である。本発明の実施例３による摩耗試験装置に適用される接触治具の第１の変形例の概要を示す要部側面図である。本発明の実施例３による摩耗試験装置に適用される接触治具の第２の変形例の概要を示す要部側面図である。本発明の実施例３による摩耗試験装置に適用される接触治具の第３の変形例の概要を示す要部側面図であって、第１段階を示している。本発明の実施例３による摩耗試験装置に適用される接触治具の第３の変形例の概要を示す要部側面図であって、第２段階を示している。本発明の実施例３による摩耗試験装置に適用される接触治具の第３の変形例の概要を示す要部側面図であって、第３段階を示している。本発明の実施例３による摩耗試験装置に適用される接触治具の第３の変形例の概要を示す要部側面図であって、第４段階を示している。本発明の実施例４による摩耗試験装置の概要を示す斜視図である。本発明の実施例４による温度のフィードバック制御機構を示す図であって、接触治具がワークと非接触の状態の側面図である。本発明の実施例４による温度のフィードバック制御機構を示す図であって、接触治具がワークに接触した状態の側面図である。本発明の実施例４による摩耗試験装置における温度のフィードバック制御の概要を示すグラフである。本発明の実施例５による摩耗試験装置の概要を示す斜視図である。図１３におけるワーク保持機構の概要を示す斜視図である。本発明の実施例６による摩耗試験装置の概要を示す斜視図である。

以下、本発明の実施例を、図面を用いて説明する。

＜実施例１＞
図１は、本発明の実施例１による摩耗試験装置の概要を示す斜視図である。
図１に示すように、本発明の実施例１による摩耗試験装置１００は、ワークＷを取り付けて保持するワーク保持機構１１０と、上記ワークＷに対して接触及び非接触を繰り返す接触治具１２０と、当該接触治具１２０を回転自在に保持する回転機構１３０と、上記ワーク保持機構１１０に接続線１４２を介して接続されたデータ解析機構１４０と、試験中に接触治具１２０を加熱する加熱機構２５０と、を備えている。

測定される対象物であるワークＷは、ワーク保持機構１１０の一の側面側に露出するように取り付けられ、当該ワークＷと対向する位置に、ワークＷと接触する接触治具１２０が配置される。
接触治具１２０は、図示しない回転駆動部を内蔵した回転機構１３０に回転自在に保持されており、当該回転駆動部によって回転力を付与されることにより、ワークＷとの接触動作が行われる。
図１に示すように、回転機構１３０は、例えば旋盤等の工作機械の回転機構にそのまま適用することが可能であり、その場合、接触治具１２０の一端を支持する芯押し部１３２を流用することができる。

図２は、図１におけるワーク保持機構の概要を示す斜視図である。
図２に示すように、ワーク保持機構１１０は、本体部１１２と、当該本体部１１２の側面に設けられたアーム部１１４と、を含む。
本体部１１２の側面の１つには、上記アーム部１１４を進退自在に収納保持する収納穴１１２ａが形成されている。

アーム部１１４は、長手方向に所定の長さを有する梁状の部材であって、当該長手方向の一端にワークＷを取り付けるワーク取付部１１４ａが形成されている。
図２に示す一例において、ワークＷはワーク取付部１１４ａに埋め込まれる態様で取り付けられており、その露出面が後述する接触治具との接触面となる。
ここで、ワークＷを直方体の部材として形成しているが、接触治具１２０との接触面を確保できる形状であれば、円筒状や半球状としてもよい。

また、アーム部１１４には、その内部にワークＷに対するアーム部１１４の長手方向の荷重（垂直抗力）と当該垂直抗力に直交する方向の摩擦力とを直接的に測定できるセンサ（例えばロードセル等）が内蔵されている。
そして、上記センサで検出された垂直抗力及び摩擦力のデータは、図１に示す接続線１４２を介してデータ解析機構１４０に転送されるようになっている。

本体部１１２の収納穴１１２ａの内部には、アーム部１１４に長手方向に負荷される垂直抗力を受ける弾発部（図示せず）が設けられる。
弾発部は、無負荷の状態では所定の長さを有するが、ワークＷが垂直抗力を受けてアーム部１１４が収納穴１１２ａに押し込まれる方向に移動しようとすると、当該垂直抗力に反発して押し返す反力を生じるように構成されている。
このような弾発部としては、例えばバネ体や空圧式のピストン等が例示できる。

なお、本実施例１では、本体部１１２に対してアーム部１１４が進退動作する場合を示したが、アーム部１１４の一端に取り付けられたワークＷの接触面が接触治具１２０の動きに追従する機構であれば、いかなる手法のものを採用してもよい。
例えば、本体部１１２とアーム部１１４とを一体に形成し、本体部１１２を接触治具１２０の方向に常に付勢するスライド機構を設けたり、あるいは接触治具１２０の接近離間動作に連動する往復運動機構を設けるようにしてもよい。

図３Ａ〜図３Ｃは、図１におけるワーク保持機構及び接触治具と加熱機構との位置関係を示す図であって、図３Ａは上面図であり、図３Ｂは図３Ａの側面図であり、図３Ｃは接触治具がワークに接触した状態での側面図である。
図３Ａに示すように、本発明の実施例１による摩耗試験装置において、接触治具１２０は、その側面の少なくとも一部がワークＷに接触する断面円形の板状部１２２を挟んで、当該板状部１２２よりも小さい断面積を有する軸部１２４が、互いに偏心する態様で取り付けられた構成となっている。
このとき、板状部１２２の中心軸（重心軸）Ｃｄは、軸部１２４の回転軸Ｃａに対して偏心するように取り付けられる。

板状部１２２は、上記したワークＷに接触することにより、ワークＷの摩耗状態を再現できるような材料で構成されている。
例えば、ワークＷにプレス加工や鍛造加工で使用される金型を構成する金属材料を選択した場合、接触治具１２０の板状部１２２には、上記プレス加工や鍛造加工における被加工材の材料（金属材料等）を採用する。

このとき、接触治具１２０を構成する板状部１２２と軸部１２４とは、同一の材料で一体的に形成してもよいし、異なる材料を接合する態様で形成してもよい。
また、図３Ａに示すように、板状部１２２のＹ方向の幅は、ワーク保持機構１１０に取り付けられたワークＷの接触面の幅よりも小さく設定されるのが好ましい。

本発明の最大の特徴部である加熱機構２５０は、加熱本体部２５２と、加熱アーム部２５４と、加熱パッド部２５６と、を備えており、加熱パッド部２５６が接触治具１２０を挟んでワーク保持機構１１０と対向する位置に配置される。
本実施例１において、加熱パッド部２５６は、例えば電熱線を用いたヒーターを内蔵しており、加熱本体部２５２から加熱アーム部２５４を介して電力を供給することにより通電発熱する構成を採用している。

加熱パッド部２５６は、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、接触治具１２０の回動に応じて板状部１２２がその内側の領域を通過できるような、対向する２面を有する部材として形成されている。このような対向する２面を有する部材として、図３Ａ〜図３Ｃでは、例えば上面視で断面略Ｕ字形の形状のものを例示している。
そして、図３Ａ〜図３Ｃにおいて、断面略Ｕ字形の加熱パッド部２５６は、板状部１２２の接触領域での重畳面積（すなわち板状部１２２が加熱される面積）が、非接触領域での重畳面積よりも大きくなるように配置される。
このような形状により、回動する接触治具１２０の少なくとも板状部１２２の外周近傍が、加熱パッド部２５６の対向する２面の内側を通過する際に、当該２面からの輻射熱によって間欠的に加熱されるため、板状部１２２を常温より加熱した状態でワークＷに接触させる試験を行うことができる。

換言すれば、接触治具１２０は、回転により、その板状部１２２が加熱と非加熱の状態を交互に繰り返す構成となっている。この結果、ワークＷと接触する板状部１２２の突出部のみを選択的に加熱することができる。
本概念によれば、接触治具全体を加熱するような構成に比べて加熱機構を簡略化でき、また加熱部を局在化できるので加熱に要するエネルギーの削減が出来るとともに、省電力で過熱状態での摩擦試験が実現できる。さらに、接触治具から回転機構１３０に伝わる熱量を低減できるため、回転機構１３０の高熱化による故障の回避も可能となる。

特許文献３には、このような、板状部１２２が加熱と非加熱の状態を交互に繰り返す、いわば間欠加熱の概念は示唆も開示も無いものである。
このとき、温度を適正に制御するには、板状部１２２に温度センサ（図示せず）を取り付けたり、放射温度計（図示せず）を用いることで、試験中の板状部１２２の温度を測定することにより、試験中の板状部１２２の温度のフィードバック制御を行うように構成してもよい（例えば、後述する実施例４参照）。

本発明の実施例１による摩耗試験装置１００は、図３Ｂに示すように、板状部１２２がワークＷから最も離間した非接触状態において、加熱機構２５０の加熱パッド部２５６によって加熱される。
そして、図３Ｃに示すように、板状部１２２が軸部１２４の回転軸Ｃａを中心に時計回りに回動し、板状部１２２の外周面がワークＷと接触すると、加熱された板状部１２２からワークＷに垂直抗力及び摩擦力が負荷された状態となる。

図４Ａ〜図４Ｄは、本発明の実施例１による摩耗試験装置の具体的な動きを示す要部拡大図であって、図４Ａ第１段階、図４Ｂは第２段階、図４Ｃは第３段階、図４Ｄは第４段階をそれぞれ示す。
図４Ａに示す第１段階では、板状部１２２の中心軸Ｃｄは、軸部１２４の回転軸Ｃａを基準とすると、ワークＷとは反対側に位置するため、結果的に中心軸ＣｄとワークＷとが最も離間する位置関係となり、板状部１２２はワークＷと非接触の状態となる。

図４Ｂに示す第２段階では、板状部１２２が軸部１２４の回転軸Ｃａを中心に時計回りに回動し、板状部１２２の中心軸Ｃｄが軸部１２４の回転軸Ｃａの直上に位置している。
これにより、板状部１２２とワークＷとの距離が縮まることとなり、板状部１２２の外周面１２２ａがワークＷの対向する面と接触する。
このとき、ワークＷには、図中−Ｘ方向の垂直抗力Ｎと板状部１２２の回動方向（図中−Ｚ方向）の摩擦力Ｆとの合力Ｐが板状部１２２から負荷される。

図４Ｃに示す第３段階では、板状部１２２が軸部１２４の回転軸Ｃａを中心にさらに時計回りに回動し、板状部１２２の中心軸Ｃｄが軸部１２４の回転軸ＣａとワークＷとを結ぶ線上に位置する。
これにより、中心軸ＣｄとワークＷとが最も近接する位置関係となり、ワークＷは板状部１２２から受ける垂直抗力Ｎにより、最も押し退けられた状態となる。

図４Ｄに示す第４段階では、板状部１２２が軸部１２４の回転軸Ｃａを中心にさらに時計回りに回動し、板状部１２２の中心軸Ｃｄが軸部１２４の回転軸Ｃａの直下に位置している。
これにより、第３段階に比べて板状部１２２とワークＷとの距離が広がる方向に変化することとなり、回動が進むと、板状部１２２の外周面１２２ａがワークＷの対向する面から離間して、図４Ａに示す第１段階に戻る。

このようにして、回転機構１３０に保持された接触治具１２０は、軸部１２４の回転軸Ｃａを中心に回動することにより、当該軸部１２４に対して偏心して取り付けられた板状部１２２の外周面１２２ａがワークＷに対して接触する状態と非接触となる状態とが繰り返される。すなわち、板状部１２２はワークＷに対して接触する接触領域と、ワークＷに対して非接触となる非接触領域とが交互に配置された状態である。
このとき、ワーク保持機構１１０のアーム部１１４に内蔵されたセンサにより、図４Ａ〜図４Ｄに示される第１段階〜第４段階におけるリアルタイムの垂直抗力Ｎ及び摩擦力Ｆが測定される。

そして、測定されたこれらのデータは、図１に示す接続線を介してデータ解析機構１４０に送られて時系列データとして蓄積される。
また、上記した垂直抗力Ｎ及び摩擦力Ｆに加えて、例えば試験前後におけるワークＷの表面変位をレーザー計測器などで測定することで、ワークＷと接触治具１２０の板状部１２２との接触回数に対するワークＷの摩耗量の相関を評価することも可能となる。

以上のような構成及び動作により、本発明の実施例１による摩耗試験装置１００は、ワークＷと接触及び非接触を繰り返す動作を、回転機構１３０に取り付けられた接触治具１２０の回動により実施するため、プレス加工や鍛造加工等の実際の加工状態を模擬した形状の金型あるいは被加工材を特別に準備することなく、測定対象となるワークの繰り返し接触による摩耗状態の評価を行うことが可能となる。
また、ワークＷに対して接触治具１２０を回動させて接触させることにより、ワークＷに対する垂直抗力Ｎだけでなく摩擦力Ｆのリアルタイムの測定できるため、ワークＷの動摩擦係数を得ることも可能となる。

さらに、接触治具１２０の板状部１２２を所定の温度に加熱した状態でのワークＷとの繰り返し摩耗試験を実施することができるため、プレス加工や鍛造加工等で被加工材が加熱された状態、すなわち熱間プレスや熱間鍛造等の加工を想定した摩耗状態の評価を行うことができる。
なお、上記実施例１では、加熱機構２５０の加熱パッド部２５６として電熱線を用いたヒーターを内蔵した場合を例示したが、接触治具１２０の板状部１２２を少なくとも加熱できる構造であれば、バーナーやレーザー等による加熱や、あるいは高周波誘導加熱等の構成を適用してもよい。

＜実施例２＞
図５Ａ〜図５Ｂは、本発明の実施例２による摩耗試験装置の概要を示す図であって、図５Ａは斜視図であり、図５Ｂは図５Ａにおけるワーク保持機構及び接触治具と潤滑機構との位置関係を示す側面図である。
なお、実施例２による摩耗試験装置において、実施例１と共通の構造及び動作を行う構成要素については、同一の符号を付すことにより、ここでの再度の説明は省略する。
図５Ａに示すように、本発明の実施例２による摩耗試験装置２００は、ワーク保持機構１１０、接触治具１２０、回転機構１３０、データ解析機構１４０、加熱機構２５０に加えて、試験中に接触治具１２０とワークＷとの間に潤滑剤を供給する潤滑機構３６０をさらに備えている。

潤滑機構３６０は、潤滑剤を貯蔵する潤滑剤供給源３６２と、潤滑剤を接触治具１２０の外周面近傍に供給する供給管３６４と、を備えている。
そして、供給管３６４の先端には、図５Ｂに示すように、接触治具１２０の板状部１２２の外周面１２２ａ近傍であって、接触治具１２０の回動方向の上流側にノズルが配置される。
このような配置により、ワーク保持機構１１０に保持されたワークＷに接触する直前に、接触治具１２０の板状部１２２の外周面１２２ａに潤滑剤Ｌが供給され、潤滑剤Ｌが外周面１２２ａに保持された状態の板状部１２２とワークＷとの接触状態と非接触状態とが繰り返される。

以上のような構成及び動作により、本発明の実施例２による摩耗試験装置２００は、実施例１による摩耗試験装置で得られる効果に加えて、接触治具１２０の板状部１２２に潤滑剤Ｌを介在させた状態でのワークＷとの繰り返し摩耗試験を実施することができるため、プレス加工や鍛造加工等で金型と被加工材との間に潤滑剤を供給した状態、すなわち潤滑剤を併用することにより、金型と被加工材との間の動摩擦係数を変化させた場合を想定した摩耗状態の評価を行うことができる。
なお、上記実施例２では、供給管３６４の先端にノズルを設けて潤滑剤Ｌを噴射あるいは供給する場合を例示したが、使用する潤滑剤の種類に応じて、上記ノズルに代えて例えば刷毛状の塗布部材を取り付けて、潤滑剤Ｌを板状部１２２の外周面１２２ａに直接塗布するように構成してもよい。

＜実施例３＞
図６〜図９を用いて、本発明の実施例３による摩耗試験装置の概要及びその変形例を説明する。
なお、実施例３による摩耗試験装置において、実施例１と共通の構造及び動作を行う構成要素については、同一の符号を付すことにより、ここでの再度の説明は省略する。

図６は、本発明の実施例３による摩耗試験装置に適用される接触治具の概要を示す要部側面図である。
図６に示すように、実施例３による摩耗試験装置において、接触治具４２０は、その側面（外周面）４２２ａの少なくとも一部がワークＷに接触する断面楕円形の板状部４２２と、当該板状部４２２よりも小さい断面積を有する軸部４２４が取り付けられた構成となっている。
このとき、板状部４２２の中心を通る中心軸Ｃｄは、軸部４２４の回転軸Ｃａと一致するように取り付けられる。

図６に示す接触治具４２０において、板状部４２２は、外周面４２２ａの長軸と交差する位置で回転軸Ｃａからの距離が最も長くなり、外周面４２２ａの短軸と交差する位置で回転軸Ｃａからの距離が最も短くなる。
したがって、ワーク保持機構１１０のアーム部１１４に取り付けたワークＷの接触面の位置を、接触治具４２０の回転軸Ｃａからほぼ長径の１／２の距離となる位置に設定すれば、ワークＷと板状部４２２の外周面４２２ａとは、板状部４２２の長軸と交差する２か所の位置のみで接触しこれ以外の位置では非接触となる。
これにより、接触治具４２０が回転軸Ｃａを中心に時計回りに回動すると、板状部４２２とワークＷとの間の接触状態と非接触状態とが繰り返される。

図７は、本発明の実施例３による摩耗試験装置に適用される接触治具の第１の変形例の概要を示す要部側面図である。
図７に示すように、実施例３の第１の変形例による摩耗試験装置において、接触治具５２０は、その側面（外周面）５２２ａの少なくとも一部がワークＷに接触する断面四角形の板状部５２２と、当該板状部５２２よりも小さい断面積を有する軸部５２４が取り付けられた構成となっている。
このとき、板状部５２２の中心（重心）を通る中心軸Ｃｄは、軸部５２４の回転軸Ｃａと一致するように取り付けられる。

図７に示す接触治具５２０において、板状部５２２は、その四隅の角部近傍における外周面５２２ａの位置で回転軸Ｃａからの距離が最も長くなり、外周面５２２ａの四辺の中央位置で回転軸Ｃａからの距離が最も短くなる。
したがって、ワーク保持機構１１０のアーム部１１４に取り付けたワークＷの接触面の位置を、接触治具５２０の回転軸Ｃａからほぼ対角線の１／２の距離となる位置に設定すれば、ワークＷと板状部５２２の外周面５２２ａとは、板状部５２２の四隅における４か所の位置のみで接触しこれ以外の位置では非接触となる。
これにより、接触治具５２０が回転軸Ｃａを中心に時計回りに回動すると、板状部５２２とワークＷとの間の接触状態と非接触状態とが繰り返される。

図７に示す接触治具５２０では、断面四角形の板状部５２２を適用した場合を例示したが、回動方向における回転軸Ｃａからの距離を繰り返し変更できる構造であれば、例えば断面三角形や断面五角形等の他の多角形の形状を有する板状部を採用してもよい。
また、断面多角形の板状部５２２を用いる際に、図７に示すように、板状部５２２のワークＷと接触する角部の近傍にＲ形状５２２ｂを加工しておいてもよい。
このようなＲ形状により、ワークＷから受ける反力が局部的になるのを抑制するとともに、接触治具５２０の回動に応じてワークＷと滑らかな接触を行うことができるため、接触治具５２０の寿命を延ばすことができる。

図８は、本発明の実施例３による摩耗試験装置に適用される接触治具の第２の変形例の概要を示す要部側面図である。
図８に示すように、実施例３の第２の変形例による摩耗試験装置において、接触治具６２０は、その側面（外周面）６２２ａの少なくとも一部がワークＷに接触する略歯車形状の外周部を有する板状部６２２と、当該板状部６２２よりも小さい断面積を有する軸部６２４が取り付けられた構成となっている。
このとき、板状部６２２の中心（重心）を通る中心軸Ｃｄは、軸部６２４の回転軸Ｃａと一致するように取り付けられる。

図８に示す接触治具６２０において、板状部６２２は、その側面に凹部及び凸部が交互に形成された形状である。板状部６２２は、略歯車形状の外周面６２２ａの凸部である「山」の位置で回転軸Ｃａからの距離が最も長くなり、外周面６２２ａの凹部である「谷」の位置で回転軸Ｃａからの距離が最も短くなる。
したがって、ワーク保持機構１１０のアーム部１１４に取り付けたワークＷの接触面の位置を、接触治具６２０の回転軸Ｃａからほぼ上記歯車形状の「山」の部分の径と同一の距離となる位置に設定すれば、ワークＷと板状部６２２の外周面６２２ａとは、板状部６２２の「山」の位置のみで接触しこれ以外の位置では非接触となる。
これにより、接触治具６２０が回転軸Ｃａを中心に時計回りに回動すると、板状部６２２とワークＷとの間の接触状態と非接触状態とが繰り返される。

図８に示す接触治具６２０を用いる際に、板状部６２２のワークＷと接触する「山」の部分の近傍にＲ形状６２２ｂを加工しておいてもよい。
このようなＲ形状により、第１の変形例と同様に、ワークＷから受ける反力が局部的になるのを抑制するとともに、接触治具６２０の回動に応じてワークＷと滑らかな接触を行うことができるため、接触治具６２０の寿命を延ばすことができる。

図６〜図８に示す接触治具４２０〜６２０を適用することにより、本発明の実施例３による摩耗試験装置は、これらの接触治具４２０〜６２０の板状部４２２〜６２２が時計回りに１回転する間に、ワークＷとの接触状態及び非接触状態を複数発生させ、これを繰り返させることができる。
そして、板状部４２２〜６２２の形状を適宜変更することにより、接触治具４２０〜６２０の回転数を変更することなく、１回転における接触回数や接触と非接触とのインターバル時間等を適宜調整することも可能となる。
また、板状部４２２〜６２２とワークＷとの接触部が複数存在するため、板状部４２２〜６２２の摩耗が均等となり、結果として接触治具４２０〜６２０の寿命を延ばすことができる。

図９Ａ〜図９Ｄは、本発明の実施例３による摩耗試験装置に適用される接触治具の第３の変形例の概要を示す要部側面図であって、図９Ａは第１段階、図９Ｂは第２段階、図９Ｃは第３段階、図９Ｄは第４段階をそれぞれ示す。
図９Ａに示すように、実施例３の第３の変形例による摩耗試験装置において、接触治具７２０は、その側面（外周面）の一部が連続してワークＷに接触する大径部７２６及びワークＷには接触しない小径部７２８を少なくとも１か所以上含む板状部７２２と、当該板状部７２２よりも小さい断面積を有する軸部７２４が取り付けられた構成となっている。
このとき、板状部７２２の大径部７２６又は小径部７２８の中心はそれぞれ同一点にあって、その中心を通る中心軸Ｃｄは、軸部７２４の回転軸Ｃａと一致するように取り付けられる。

図９Ａに示す接触治具７２０において、板状部７２２における大径部７２６は、軸部７２４の回転軸Ｃａから等距離に位置する円弧の一部あり、小径部７２８は、大径部７２６より短い距離を有する軸部７２４の回転軸Ｃａから等距離に位置する円弧の一部になるように形成されている。
したがって、ワーク保持機構１１０のアーム部１１４に取り付けたワークＷの接触面の位置を、接触治具７２０の大径部７２６の外周面７２６ａとほぼ同一の距離となる位置に設定すれば、ワークＷと板状部７２２の外周面７２６ａとは、大径部７２６の領域で連続的に接触し小径部７２８の領域では非接触となる。
これにより、接触治具７２０が回転軸Ｃａを中心に時計回りに回動すると、板状部７２２とワークＷとの間の接触状態と非接触状態とが繰り返される。

次に、実施例３の第３の変形例による摩耗試験装置の動作を説明する。
図９Ａに示す第１段階では、板状部７２２の大径部７２６は、軸部７２４の回転軸Ｃａを基準とすると、ワークＷとは反対側に位置するため、板状部７２２はワークＷと非接触の状態となる。

図９Ｂに示す第２段階では、板状部７２２が軸部７２４の回転軸Ｃａを中心に時計回りに回動し、板状部７２２の大径部７２６の一端がワークＷと接触する位置となる。
このとき、ワークＷには、図４の場合と同様に、垂直抗力Ｎと板状部７２２の回動方向の摩擦力Ｆとの合力Ｐが板状部７２２から負荷される。

図９Ｃに示す第３段階では、板状部７２２が軸部７２４の回転軸Ｃａを中心にさらに時計回りに回動する。
このとき、大径部７２６は連続的にワークＷに接触するため、ワークＷには上記垂直抗力Ｎと摩擦力Ｆとの合力Ｐが連続的に作用することとなる。

図９Ｄに示す第４段階では、板状部７２２が軸部７２４の回転軸Ｃａを中心にさらに時計回りに回動し、板状部７２２の大径部７２６の他端がワークＷと接触する位置となる。
この状態からさらに板状部７２２が回転すると、板状部７２２のワークＷと対向する面が小径部７２８の領域に移行するため、図９Ａに示す第１段階に戻る。

このようにして、実施例３の第３の変形例による接触治具７２０は、軸部７２４の回転軸Ｃａを中心に回動することにより、板状部７２２の大径部７２６の外周面７２６ａがワークＷに対して連続的に接触する状態と、小径部７２８の領域が通過することによりワークＷに対して非接触となる状態とが繰り返される。
このとき、実施例１の場合と同様に、ワーク保持機構１１０のアーム部１１４に内蔵されたセンサにより、上記第１段階〜第４段階におけるリアルタイムの垂直抗力Ｎ及び摩擦力Ｆが測定される。

図９Ａ〜図９Ｄに示す接触治具７２０を適用することにより、本発明の実施例３による摩耗試験装置は、一定の合力Ｐを所定の期間だけ連続的にワークＷに負荷するような荷重モードを実現することができるため、ワークＷに対する負荷を安定させた状態での摩耗評価を行うことが可能となる。
また、連続した大径部７２６によってワークＷに接触荷重を負荷するため、板状部７２２の摩耗が局所に集中せず、結果として接触治具７２０の寿命を延ばすことができる。

ここで、図９Ａ〜図９Ｄでは、大径部７２６と小径部７２８とをそれぞれ円周方向に２分割した形状のものを例示したが、円周方向に４分割あるいは８分割等の任意の角度の大径部７２６を形成してもよい。
また、大径部７２６の外径が連続して一定の形状の場合を例示したが、大径部７２６の外径を連続的に増加あるいは減少させて、ワークＷへの接触荷重を適宜調整できる形状を用いてもよい。

＜実施例４＞
図１０は、本発明の実施例４による摩耗試験装置の概要を示す斜視図である。
図１０に示す実施例４は実施例１の文中で例示したように、板状部１２２の温度を適正に制御するため、表面の温度を非接触で測定する放射温度計を用いて板状部１２２の温度をフィードバック制御した例である。なお、実施例４による摩耗試験装置において、実施例１と共通の構造及び動作を行う構成要素については、同一の符号を付すことにより、ここでの再度の説明は省略する。

図１０に示すように、本発明の実施例４による摩耗試験装置８００は、ワークＷを取り付けて保持するワーク保持機構１１０と、上記ワークＷに対して接触及び非接触を繰り返す接触治具１２０と、当該接触治具１２０を回転自在に保持する回転機構１３０と、上記ワーク保持機構１１０に接続線１４２を介して接続されたデータ解析機構１４０と、試験中に接触治具１２０を加熱する加熱機構２５０と、接触治具１２０の板状部１２２における外周面の温度を測定する放射温度計８１０と、当該放射温度計８１０が測定した温度データに基づいて加熱機構２５０の出力を制御する加熱機構制御部８２０と、を備えている。そして、加熱機構制御部８２０は、接続線８２２を介して前記放射温度計８１０に接続されるとともに、接続線８３２を介して上記加熱機構２５０と接続されている。

図１１Ａ〜図１１Ｂは、本発明の実施例４による温度のフィードバック制御機構を示す図であって、図１１Ａは接触治具がワークと非接触の状態の側面図であり、図１１Ｂは接触治具がワークに接触した状態の側面図である。
図１１Ａ〜図１１Ｂに示すように、放射温度計８１０は、その一例として、板状部１２２の外周面１２２ａにおけるワークＷの上流側近傍の温度を測定する。すなわち、放射温度計８１０は、板状部１２２の突出部とワークＷとが接触する直前の最外周温度を測定するよう配置する。逆に、板状部１２２とワークＷとが接触した直後の最外周温度を制御する場合は、放射温度計８１０は、板状部１２２の外周面１２２ａにおけるワークＷの下流側近傍に配置される。

放射温度計８１０で得られた板状部１２２の最外周における温度データは、接続線８２２を介して加熱機構制御部８２０に送られる。そして、送られた温度データから、加熱機構制御部８２０は、あらかじめ設定した狙いの温度に対して板状部１２２の温度がどの程度ずれているか、また板状部１２２の温度を狙いの温度にするためには加熱機構２５０の出力をどのようにすればよいかを計算し、加熱機構２５０の出力をフィードバック制御する。
このように、加熱機構制御部８２０は、加熱機構２５０の出力制御により、板状部１２２の温度を制御する。例えば、加熱パッド部２５６に電熱線を用いたヒーターを内蔵した場合は、加熱機構制御部８２０が加熱機構２５０の出力をフィードバック制御することで、ヒーターすなわち加熱パッド部２５６の温度が制御される。そして、ヒーターの温度を制御することにより、板状部１２２の最外周温度を狙いの温度に調整する。

図１２は、本発明の実施例４による摩耗試験装置における温度のフィードバック制御の概要を示すグラフである。
ここで、図１２において、横軸を時間ｔ、縦軸を温度Ｔあるいは加熱機構の出力値として、点線は放射温度計８１０で得られる板状部１２２の最外周温度の生データを示し、実線は放射温度計８１０で得られた生データに所定の処理を施した温度データを示し、一点鎖線は加熱機構２５０の出力を示し、破線は板状部１２２の突出部における想定温度を示している。

図１１Ａに示すとおり、摩耗試験装置８００において、板状部１２２は、接触治具１２０の回転中心に対して偏心した円盤形状である。これにより、板状部１２２の回転中心から最外周までの距離が回転角度によって異なるため、板状部１２２の最外周部は加熱機構２５０によって均一に加熱されない。
したがって、図１２に示すように、放射温度計８１０で得られる温度データは時間とともに変化する。これは、加熱機構２５０の加熱方法や形状、配置方法にもよるが、実施例４による摩耗試験装置８００の場合には、板状部１２２の突出部（回転中心から最も偏心量が大きい領域）が加熱機構２５０と距離が最も近くなるため加熱されやすくなり、表面温度が一番高くなる。

また、回転機構１３０に例えば旋盤などを適用して、接触治具１２０を等速回転させた場合、放射温度計８１０は、板状部１２２の突出部の温度を周期的に測定することになる。
このとき、図１２に示すように、放射温度計８１０が測定した温度の生データは周期的に最大値をとり、その最大値が周期ごとにばらつくグラフになる。

図１２において、ｔ_１は板状部１２２の突出部の温度を放射温度計８１０が測定した時刻を示し、ｔ_２は接触治具１２０が１回転して板状部１２２の突出部の温度を放射温度計８１０が再び測定した時刻を示し、ｔ_３は接触治具１２０がさらに１回転して板状部１２２の突出部の温度を放射温度計８１０が再び測定した時刻を示している。
また、ｄｔ_Ａは板状部１２２の突出部の温度を測定してから加熱パッド部２５６によって加熱されるまでの時間、ｄｔ_Ｂは板状部１２２の突出部が加熱パッド部２５６により加熱されている間の時間、ｄｔ_Ｃはｔ_２とｔ_１の時間差分を、それぞれ表す。ここで、接触治具１２０が等速回転している場合、ｄｔ_Ｃは接触治具１２０が１回転する回転周期ｄｔ_Ｒとほぼ同じである。

図１２に示すように、板状部１２２の突出部における温度を放射温度計８１０が計測してから、当該突出部が加熱パッド部２５６によって加熱されるまでには時間ｄｔ_Ａの時間差がある。その結果、放射温度計８１０が測定した生データを用いて温度のフィードバック制御を行おうとすると、加熱機構制御部８２０が参照する上記生データは、板状部１２２の突出部が加熱パッド部２５６で実際に加熱されるときの温度と異なるため、突出部の温度を正確に制御することができない。
そこで、加熱機構制御部８２０が参照する温度データとして、放射温度計８１０で得られる生データに処理したものを用いることで突出部の温度を制御する。

すなわち、図１２に示す測定した温度の生データ（点線）は、放射温度計８１０で突出部の温度を測定した時刻、例えばｔ_１から突出部が加熱パッド部２５６により加熱され終わるまでの時刻ｔ_１＋ｄｔ_Ａ＋ｄｔ_Ｂの間に、温度データが変動してしまう。
そこで、加熱機構制御部８２０が参照する温度データとして、時刻ｔ_１から時刻ｔ_１＋ｄｔ_Ａ＋ｄｔ_Ｂの間に突出部で測定した生データの温度を、ある時刻ｔに放射温度計８１０で取得した温度Ｔ_ｍが、時間ｔ−ｄｔ_Ｋから時間ｔまでに取得したいずれの温度Ｔよりも高かった場合（温度Ｔｍが時間経過とともに上昇を続けている場合）に、温度Ｔ_ｍの値を最大で時間ｄｔ_Ｋの間だけ不変とする（すなわち例えば温度Ｔ_ｍ１に一定に維持したもの）として処理した温度データを用いる。この処理によって、突出部の温度を参照しながら加熱機構２５０の出力を制御し、突出部の温度をフィードバックできる。

このようなデータ処理は、接触治具１２０が１回転するたびに行うほうが突出部における温度の制御精度が高くなるため望ましい。ただし、時刻ｔ_１に測定した温度データを時間ｄｔ_Ｃ（すなわち接触治具１２０の回転周期）以上に維持してしまうと、時刻ｔ_２における突出部の温度を測定できなくなり、ｔ_２における突出部の温度を参照したフィードバック制御ができない可能性がある。
このため、接触治具１２０の突出部の温度データを維持する時間をｄｔ_Ｋとすると、ｄｔ_Ａ＋ｄｔ_Ｂ＜ｄｔ_Ｋ＜ｄｔ_Ｃの範囲にすべきである。ここで、前述の通りｄｔ_Ｃは接触治具１２０が１回転する時間（回転周期）ｄｔ_Ｒとほぼ同じである。

なお、上記の説明では、加熱機構制御部８２０による温度のフィードバック制御を時間ｔにより実施する場合を例示したが、接触治具１２０の回転動作を利用して実施することも可能である。すなわち、図１１Ａにおいて角度Ｄａで示すように、放射温度計８１０による測定位置から加熱パッド部２５６によって板状部１２２が加熱され終わるまでの角度がわかっていれば、接触治具１２０の回転周期をｄｔ_Ｒとすると、ｄｔ_Ａ＋ｄｔ_Ｂ＝ｄｔ_Ｒ×（Ｄａ／３６０）と計算できる。
以上のことから、ｄｔ_Ｒ×（Ｄａ／３６０）＜ｄｔ_Ｋ＜ｄｔ_Ｒ（式（１））の範囲にｄｔ_Ｋを設定して温度データを処理することが望ましい。

このとき、Ｄａは必ずしも図１１Ａに示すような側面図で見た加熱パッド部２５６の終わり位置までということではない。例えば、加熱パッド部２５６の上端部には電熱線を使用したヒーターが内蔵されておらず、ただのケースである場合が想定される。この場合、加熱パッド部２５６の上端部は板状部１２２を加熱する能力を持たないため、Ｄａの値はそれに応じて小さくなり、ｄｔ_Ｋの範囲は広くなる。
つまり、上記の説明における角度Ｄａは、実際に板状部１２２が加熱の影響を受ける範囲を考慮した値を意味している。例えば、電熱線を使用したヒーターや高周波誘導加熱用コイルが内蔵されている場合はヒーターやコイルがある場所までの角度Ｄａなどが想定される。

ここで、接触治具１２０の突出部の温度データを維持する時間ｄｔ_Ｋの範囲を一般化して定義する。図１１Ａに示す角度Ｄａが、加熱パッド部２５６を配置する位置や大きさなどによって異なるため、時間ｄｔ_Ｋの下限値を定義することは難しい。
一方、時間ｄｔ_Ｋの上限値は、回転周期ｄｔ_Ｒ以下の範囲が毎周期温度をフィードバック制御する条件になる。そのため、少なくともｄｔ_Ｋはｄｔ_Ｋ＜ｄｔ_Ｒの範囲であることが望まれる。
なお、板状部１２２の突出部の温度を制御するためには、加熱パッド部２５６で突出部が加熱される際のフィードバック制御において、少なくとも参照される温度が突出部の温度であればよい。そのため，突出部の温度をフィードバック制御するための温度データの処理方法は必ずしも上記に限定するものではない。

また、実施例１にも示したように、加熱パッド部２５６に適用する加熱手段としては、板状部１２２を少なくとも加熱できる機構であれば、バーナーやレーザー等による加熱や、あるいは高周波誘導加熱等の構成を適用してもよい。
例えばバーナーを適用した場合、加熱機構制御部８２０から加熱機構２５０に対する出力の指令地はガス温度などとなる。一方、例えば高周波誘導加熱を適用した場合、加熱機構２５０に対する出力の指令地は高周波誘導加熱における電源装置の電力量等となる。

以上のような構成及び動作により、本発明の実施例４による摩耗試験装置８００は、実施例１による摩耗試験装置で得られる効果に加えて、板状部１２２の突出部を一定温度に制御することで、板状部１２２とワークＷの摺動界面の温度を制御した摩擦試験が可能になるとともに、摩擦試験の温度に対する再現性を得ることも可能となる。
なお、上記実施例４では、実施例１と同じく断面円形の板状材１２２を使用した例を示したが、例えば実施例３で示したように断面形状の異なる板状材においても、板状材１２２の突出部の温度制御は可能である。
このような場合、加熱パッド部で突出部を加熱する際に、参照する温度が加熱したい突出部の温度となるように温度データを処理することで、放射温度計による温度測定位置と加熱パッド部による突出部の加熱位置がずれていても、突出部の温度を狙い温度に制御することができる。

また、突出部の温度制御方法は上記に限定するものではない。例えば、放射温度計で測定した温度データのデータ処理方法としては、上記のような方法が限定的に採用されるべきものではなく、少なくとも制御をしない場合と比較して板状部の突出部を狙いの温度に近づけるものであれば、それでもよい。
さらに、上記実施例４では、放射温度計８１０で取得した温度の生データの処理と加熱機構２５０の出力制御をどちらも加熱機構制御部８２０が実施する場合を例示したが、前者の操作と後者の操作を別々の機構を用いて実施してもよい。
具体的には、図１０に示した加熱機構制御部８２０の構成に代えて、放射温度計８１０で取得した温度の生データを処理するデータ処理部と、当該データ処理部で処理した温度データに基づいて加熱機構２５０の出力を制御する出力制御部とに分けた構成としてもよい。

＜実施例５＞
図１３は、本発明の実施例５による摩耗試験装置の概要を示す斜視図である。
実施例５において、摩耗試験装置９００は、接触治具１２０の板状部１２２およびワークＷのいずれも加熱する機能を備えている。接触治具１２０の板状部１２２に加えてワークＷも加熱することで、板状部１２２およびワークＷのどちらをも所定の温度に保持することが可能となり、温間鍛造や熱間鍛造といった金型材料と成形材料のどちらも高温になる条件を再現した摩擦試験ができる。
なお、実施例５による摩耗試験装置９００においても、実施例１と共通の構造及び動作を行う構成要素については、同一の符号を付すことにより、ここでの再度の説明は省略する。

図１３に示すように、本発明の実施例５による摩耗試験装置９００は、ワークＷを取り付けて保持するワーク保持機構９１０と、上記ワーク保持機構９１０におけるワークＷを加熱するためのエネルギーを供給するワーク加熱駆動部９３０と、上記ワークＷに対して接触及び非接触を繰り返す接触治具１２０と、当該接触治具１２０を回転自在に保持する回転機構１３０と、上記ワーク保持機構９１０に接続線１４２を介して接続されたデータ解析機構１４０と、試験中に接触治具１２０を加熱する加熱機構２５０と、を備えている。
また、ワーク加熱駆動部９３０は、後述するワーク保持機構９１０の加熱シート９２０と供給線９３２を介して接続されている。

図１４は、図１３におけるワーク保持機構の概要を示す斜視図である。
図１４に示すように、ワーク保持機構９１０は、本体部１１２と、当該本体部１１２の側面に設けられたアーム部９１４と、を含む。
アーム部９１４は、長手方向に所定の長さを有する梁状の部材であって、当該長手方向の一端にワークＷを取り付けるワーク取付部９１４ａが形成されており、当該ワーク取付部９１４ａに対してアーム部９１４の長手方向の近傍に、加熱シート９２０を取り付ける加熱シート取付部９１４ｂが形成されている。

加熱シート９２０は、例えば内部に電熱線を用いたヒーターなどで、アーム部９１４の加熱シート取付部９１４ｂに取り付けられており、アーム部９１４に取り付けられたワークＷを加熱する。
加熱シート９２０は、図１３に示すように供給線９３２を介してワーク加熱駆動部９３０から送られる電力などのエネルギーによって発熱し、アーム部９１４を介した熱伝達によってワークＷを加熱する。

図１３に示すワーク加熱駆動部９３０は、加熱シート９２０を発熱させるためのエネルギーを送るだけの単純な装置としてもよいし、ワークＷの温度を制御するために加熱シート９２０の温度をモニタリングしながらフィードバック制御をかけるような機構としてもよい。
また、ワークＷのうち、板状部１２２と接触する側の表面温度を、例えば図示を省略する熱電対や放射温度計でモニタリングし、得られた温度データを元にワーク加熱駆動部９３０が供給線９３２を介して加熱シート９２０に送るエネルギー量を制御する機構を適用してもよい。

以上のような構成及び動作により、本発明の実施例５による摩耗試験装置９００は、実施例１による摩耗試験装置で得られる効果に加えて、ワークＷを加熱することにより、必要な加熱エネルギーの削減できるとともに、摩擦試験装置への伝熱量低下により該摩擦試験装置の安定稼動を実現することができる。
なお、本実施例では、例えば電熱線を用いたヒーターを内蔵した加熱シートによる加熱の例を示したが、ワークＷのみを加熱できる構造であれば、バーナーやレーザー、あるいは高周波誘導加熱等の構成を適用してもよい。

また、ワークＷを加熱するにあたり、上記したいずれのワーク加熱手段を適用してもよいが、ワークＷと板状部１２２との摩耗試験における再現性を得るためには、ワークＷの温度を所定の温度に制御できるような機構とする方が好ましい。
さらに、加熱されたワークＷおよび加熱シート９２０からアーム部９１４を介して本体部１２２への伝熱を防ぐため、ワークＷおよび加熱シート９２０の伝熱面以外の面については断熱材（図示せず）を介在させるなどしたほうがよい。

＜実施例６＞
図１５は、本発明の実施例６による摩耗試験装置の概要を示す斜視図である。
図１５に示すように、実施例６による摩耗試験装置は、上記した実施例に示した構成を１つの装置として統合したものである。なお、実施例１、２、４、５と共通の構造及び動作を行う構成要素については、同一の符号を付すことにより、ここでの再度の説明は省略する。

すなわち、本発明の実施例６による摩耗試験装置１０００は、ワークＷを取り付けて保持するワーク保持機構９１０と、上記ワーク保持機構９１０におけるワークＷを加熱するためのエネルギーを供給するワーク加熱駆動部９３０と、上記ワークＷに対して接触及び非接触を繰り返す接触治具１２０と、当該接触治具１２０を回転自在に保持する回転機構１３０と、上記ワーク保持機構１１０に接続線１４２を介して接続されたデータ解析機構１４０と、試験中に接触治具１２０を加熱する加熱機構２５０と、試験中に接触治具１２０とワークＷとの間に潤滑剤を供給する潤滑機構３６０と、上記接触治具１２０の板状部１２２における外周面の温度を測定する放射温度計８１０と、当該放射温度計８１０が測定した温度データに基づいて加熱機構２５０の出力を制御する加熱機構制御部８２０と、を備えている。
そして、加熱機構制御部８２０は、接続線８２２を介して前記放射温度計８１０に接続されるとともに、接続線８３２を介して上記加熱機構２５０と接続されている。

以上のような構成及び動作により、本発明の実施例６による摩耗試験装置１０００は、実施例１〜５による摩耗試験装置で得られる効果のすべてを１つの装置として集約したものとなる。
そして、本実施例６による摩耗試験装置１０００によれば、例えば金型材料および成形材料がどちらも所定温度に加熱された状態で、潤滑剤や離型剤などを吹きつけながら成形加工を行う熱間鍛造などの状態を模擬した摩耗試験が可能となる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。
さらに、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１００、２００、８００、９００、１０００摩耗試験装置
１１０、９１０ワーク保持機構
１１２本体部
１１４、９１４アーム部
１２０、４２０、５２０、６２０、７２０接触治具
１２２、４２２、５２２、６２２、７２２板状部
１２４、４２４、５２４、６２４、７２４軸部
１３０回転機構
１４０データ解析機構
２５０加熱機構
２５２加熱本体部
２５４加熱アーム部
２５６加熱パッド部
３６０潤滑機構
３６２潤滑剤供給源
３６４供給管
７２６大径部
７２８小径部
８１０放射温度計
８２０加熱機構制御部
９２０加熱シート
９３０ワーク加熱駆動部

Claims

ワークの摩耗状態を測定する摩耗試験装置であって、
前記ワークを保持するワーク保持機構と、
前記ワークに対して接触及び非接触を繰り返す接触治具と、
前記接触治具を回転自在に保持する回転機構と、
前記接触治具の端部を加熱する加熱機構と、
を備え、
前記接触治具は、当該接触治具の側面の少なくとも一部が前記ワークと接触する板状部と、前記板状部の表面に取り付けられ前記板状部よりも断面積が小さい軸部と、を含み、
前記板状部は、前記ワークに接触する接触領域と前記ワークに非接触となる非接触領域とが交互に配置される構造を有し、
前記軸部は、前記回転機構に取り付けられ、
前記接触治具が前記回転機構により回転すると、前記板状部の前記接触領域が、前記加熱機構により選択的かつ間欠的に加熱される
ことを特徴とする摩耗試験装置。
前記板状部は、断面円形の形状を有し、
前記接触治具は、前記板状部の中心軸と前記軸部の回転軸とを偏心させた構造を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の摩耗試験装置。
前記板状部は、断面楕円形の形状を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の摩耗試験装置。
前記板状部は、断面多角形の形状を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の摩耗試験装置。
前記板状部の角部の先端がＲ形状である
ことを特徴とする請求項４に記載の摩耗試験装置。
前記板状部は、当該板状部の側面に、前記接触領域に対応する凸部及び前記非接触領域に対応する凹部を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の摩耗試験装置。
前記凸部は、前記軸部の回転軸から第１の等距離に位置する円弧の一部であり、
前記凹部は、前記軸部の回転軸から第２の等距離に位置する円弧の一部であり、
前記第２の等距離は、前記第１の等距離よりも短い
ことを特徴とする請求項６に記載の摩耗試験装置。
前記加熱機構は、対向する２面を有する部材で形成され、前記対向する２面の間に前記接触治具の前記板状部を通過させ、前記板状部の前記接触領域と前記対向する２面との重畳面積を、前記板状部の前記非接触領域と前記対向する２面の重畳面積よりも大きくして配置される
ことを特徴とする請求項１に記載の摩耗試験装置。
前記ワーク保持機構は、本体部と、前記本体部の一側面に設けられたアーム部と、前記本体部と前記アーム部との間に介在する弾発部と、を含み、
前記アーム部の一端に前記ワークを取り付けるワーク取付部が形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の摩耗試験装置。
前記板状部の外周面近傍に位置し、前記板状部の回動方向の上流側で前記ワークに当該板状部が接触する直前の位置に潤滑剤を供給する潤滑機構をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の摩耗試験装置。
前記板状部の最外周表面温度を測定する放射温度計と、前記放射温度計から得られた温度データに基づいて前記加熱機構の出力を制御する加熱機構制御部と、をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の摩耗試験装置。
前記回転機構の回転周期をｄｔ _Ｒ、当該ｄｔ _Ｒ未満の任意の時間をｄｔ _Ｋとし、
前記加熱機構制御部は、ある時刻ｔに前記放射温度計で取得した温度Ｔ _ｍが、時間ｔ−ｄｔ _Ｋから時間ｔまでに取得したいずれの温度Ｔよりも高い場合に、前記温度Ｔ _ｍの値を最大で前記時間ｄｔ _Ｋの間だけ不変とする処理を施すと共に、当該処理を施した際の前記温度データに基づいて前記加熱機構の出力を制御する
ことを特徴とする請求項１１に記載の摩耗試験装置。
前記ワークを加熱するワーク加熱機構をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の摩耗試験装置。